Schaden am Antennenrotor Create RC5-3 (Teil 1)

Alugittermast mit DLP11-Antenne bei DK0TUI

Alugittermast mit DLP11-Antenne bei DK0TUI 

Im Klub bei DK0TUI haben wir eine DLP-11 Antenne auf einem Alugittermast, welche von einem Create RC5-3 Rotor gedreht wird. Der Rotor befindet sich im Mast und wird durch ein Oberlager entlastet. Vor einigen Wochen haben wir festgestellt, dass sich mehrere Positionen erst sehr hakelig, dann gar nicht mehr überdrehen lassen und zudem die Richtungsanzeige der Antenne nicht mehr stimmt.

Schadensbild

Geöffneter Rotor mit dem Schaden

Geöffneter Rotor mit dem Schaden 


Eine erste Analyse ergab, dass sich die Antenne per Hand gut drehen lässt, wenn sie vom Rotor gelöst ist. Der Rotor hingegen macht auch ohne Antenne seltsame Geräusche. Also haben wir die Backen zusammengekniffen und den Rotor ausgebaut, was ohne die Antenne mit Kran oder Hebebühne zu entfernen schon nicht soo einfach ist.

Nach Öffnen des Rotors war die Sache klar: An einem großen Zahnrad aus Aluminiumguss fehlten zwei Zähne. Die Zähne lagen im Gehäuse.

Der Rotor war jedenfalls schon einige Jahre auf dem Mast. Abgesehen vom beschädigten Zahnrad sieht er innen noch wie neu aus. Super. Wann der Bruch eingetreten ist, kann man nicht so genau sagen, da die Station nicht so häufig benutzt wird und einige Nutzer das Drehgerät auch kaum benutzen bzw. nicht so aufmerksam sind. Ich gehe in erster Näherung davon aus, dass der Schaden bei einem der Herbst- oder Winterstürme eingetreten ist.

Abschätzung der normalen Rotorbelastung

Hier muss man einfügen, dass der Create RC5-3 trotz seines vergleichsweise stolzen Preises von ca. 760,- EUR nur für UKW-Antennen und kleine KW-Beams spezifiziert ist. Die DLP-11 ist nicht wirklich klein, hat aber durch den Drahtaufbau vergleichsweise wenig Windlast. Leider kann man die technischen Daten eines Rotors und einer Antenne nur begrenzt abgleichen. Der Rotor hat ein maximales Bremsmoment von 785 Nm, die Antenne eine Windlast von 300 N bei 120km/h. Nur wie verteilt sich die Windlast auf das Drehmoment? Und fällt die DLP-11 hier nun unter die Kategorie Minibeam oder ist sie definitiv zu groß für den Rotor?

Also versuchen wir uns mal in einer Abschätzung des maximal auftretenden Drehmoments. Die Windlast selbst sagt hier recht wenig, man muss abschätzen, wie die Windlast zu einem Drehmoment führen kann. Das ist der Fall, wenn die Antenne dem Wind die maximale unsymetrische Angriffsfläche bietet (sofern der Wind nicht durch Gebäude o.ä. sehr ungleichmäßig wird). Der DLP-11 ist drachenförmig und deshalb unsymetrisch gegenüber dem Drehpunkt. Die maximale unsymmetrische Angriffsfläche dürfte daher bestehen, wenn die Antenne quer zum Wind steht. Hier haben wir es dann mit zwei Schenkeln zu tun, einen kurzen, ca. 2m langen und einen längeren von ungefähr 4m. Überschlagsmäßig verteilen sich dann die 330N zu 110N auf den kurzen und zu 220N auf den langen Schenkel. Wenn man davon ausgeht, dass die Windlast gleichmäßig verteilt ist (in Realität ist sie sicher im Zentrum größer als am Rand, also für uns günstiger verteilt, aber wir schätzen hier ja den Worst-Case Fall), führt das dann zu einem Drehmoment von 55Nm auf der kurzen und 440Nm auf der langen Seite. Zusammen also zu ca. 400Nm bei den angegebenen 120 km/h. Selbst bei einer Windböe von 180km/h wäre also das maximale Bremsmoment noch nicht überschritten. Im Winter kann sich allerdings die Windlast durch eine Vereisung der Antenne beträchtlich erhöhen. Allerdings ist die Antenne weder sehr hoch noch an einem windmäßig exponiertem Platz aufgebaut. Ich fahre jeden Tag daran vorbei und habe jedenfalls bisher noch keinen extensiven Eisbelag ausmachen können. Dennoch hat man hier eine große Unsicherheit.

Kurz, der Rotor ist zwar nicht mega überdimensioniert, aber man ist mit der Antennenanlage doch irgendwie in der Spezifikation. Deshalb verdient die Analyse des Schadens etwas Aufmerksamkeit.

Schadensursache

Um dieses Artikel nicht unermesslich groß zu machen, habe ich die Bruchanalyse in einem extra Artikel ausgelagert. Deshalb hier nur kurz: Einen Bruch wegen bereits vorher vorhandenem produktionsbedingtem Materialschaden kann man eigentlich ausschließen. Eindeutige Anzeichen für einen Schwingungsbruch (Bruch durch dauerhaften Lastwechsel und Ermüdung des Materials) habe ich auch nicht gefunden. Am ehsten ist wahrscheinlich, dass die Zähne durch mindestens jeweils einen starken Stoß angebrochen und dann duch weitere Stöße ganz abgefallen sind.

Das wahrscheinlichste Szenario ist also doch Bruch bei einem starken Wintersturm gewesen. Wie oben erwähnt, muss eigentlich zum böigen Sturm noch ein durch Eis- oder Schneebesatz vergrößerter Windwiderstand bestanden haben.

Hier ist weiterhin eine kontruktive Besonderheit des Create-Rotors erwähnenswert: Der Rotor hat ein Schneckengetriebe, das selbsthemmend ist. Durch das Drehmoment an der Antenne kann das Getriebe nicht verdreht werden. Was eigentlich eine ganz angenehme Eigenschaft ist, ist anscheinend für die Bruchsicherheit insofern kontraproduktiv, als das der Rotor bei starken Stößen nicht nachgeben kann. Er steht eben wirklich rattelfest, statt sich etwas zu verdrehen und damit zum einen die Spitzenenergie eines Stoßes abzufangen und zum anderen sich etwas aus dem Wind zu drehen und damit nachfolgenden Windböen etwas die Angriffsfläche zu nehmen. Die Energie muss irgendwohin und wenn das Getriebe blockiert, muss das Getriebe die ganze Energie aufnehmen. Aus diesem Gesichtspunkt muss ein Schneckengetriebe also deutlich stabiler aufgebaut sein als ein „gebremstes“.

Fazit

  • Der Schaden war nicht Material, sondern wetterbedingt und es ist nicht auszuschließen, dass nach Reparatur der Schaden irgendwann wieder eintritt. Eine saubere Lösung wäre der Austausch des Rotors durch das stärkere Modell RC5-3A mit Stahlzahnrädern (ca. 1150,- EUR) oder durch eine andere Konstruktion ohne Schneckentrieb (z.B. Yaesu G-650 oder G-1000, letzterer ca. 550,- EUR). Aus Kostengründen wird aber wohl zunächst eine Klemmung der Antennenanlage bei starken Herbststürmen und im Winter (Eislast) erfolgen.
  • Der RC5-3 ist ein schönes Teil. Trotz dass er einige Jahre auf dem Mast verbracht hat, sieht er innen wie außen nahezu wie neu aus. Die Reparatur hat alles in allem ca. 100,- EUR gekostet (Ersatzteil, Stecker zum Auspropieren, Versand). Das Ersatzteil war bei UKW-Berichte (IMHO übrigends eine super Firma) problemlos und sehr schnell lieferbar.
  • Offensichtlich verschätzt man sich bei der Windlasterhöhung im Winter leicht mal. 😉

    Nochmal explizit: Der Bruch war keine Schuld von Create sondern durch das Unterschätzen des notwendigen Bremsmoments bedingt.

  • Die selbsthemmende Getriebekonstruktion ist auf den ersten Blick zwar recht Schick, aber erfordert eine höhere Bruchsicherheit der Getriebebauteile, was sich zwangsläufig in der Preis/Antennengröße-Relation niederschlägt. Nebenbei ist die Beschränkung auf 360° und die am Steuergerät nicht nachjustierbare Ausrichtung der Antenne nicht wirklich komfortabel. Ich persönlich finde andere Rotoren daher attraktiver.

Im nächsten Artikel analysiere ich den Bruch genauer und schaue etwas ins Getriebe.

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5 Kommentare zu Schaden am Antennenrotor Create RC5-3 (Teil 1)

  1. DJ3FS sagt:

    ok, hier könnte es tatsächlich an dem „schwächeren“ Rortor gelegen haben.
    Ich benutze hier zwei mal Create RC 5B-3-P (1x für Optibeam OB 17-4, 1x für OB 9-3 mit OB 6-6) seit mittlerweile 11 Jahre. Beide Rotoren sind bisher je einmal ausgefallen.
    Warum?: Die Klauenkupplung auf der Motorwelle (messingfarben auf dem o.a. Schadbild) ist mit einer Madenschraube auf der Motorwelle fixiert. Diese Motorwelle ist schön rund und glatt, keine Senkung, keine Abflachung, keinn Nut für die Madenschraube und auch keinen Keil. Der Rest sieht aus wie neu, aber die Motorwelle dreht sich in der Kupplung. Nach Aussage von UKW-B ist dieser Schaden schon mehrfach nach Japan gemeldet – bisher keine Reaktion.
    73,dieter (dj3fs)

    • Ralf sagt:

      Der RC 5B-3-P ist trotz des sehr ähnlichen Namens doch ein anderer Rotor. Die Zahnräder sind aus Stahl und damit wesentlich belastbarer. Er kostet ja auch das Doppelte. Auch wenn der Aufbau ähnlich aussieht, sind die Zahnräder untereinander leider nicht austauschbar. Wir hätten gerne unser defektes Alu- bzw. Zinkgußzahnrad durch die stabilere Version ersetzt.

      Es lag mir übrigends fern, die Create-Rotoren schlecht zu machen. Andere gehen auch bei zu großer Last kaput. Nur führt eben die Sache mit den bremsenlosen selbstblockierenden Schneckentrieb dazu, dass die gesamte Energie irgendwo im Getriebe aufgenommen werden muss. Wenn da wie bei dir nur eine „Rutschkupplung“ entsteht, ist das der günstige Fall.

  2. wolfgang sagt:

    Habe die gleichen Erfahrungen gemacht.Antenne eine Opti-Beam 11-5 .

    • Hans sagt:

      Hallo!
      Ich hab den RC5A-3 mit Stahlzahnrädern seit 1992. Bis vor drei Tagen hatte ich nie Probleme damit, dann drehte er sich plötzlich nicht mehr vor und zurück.
      Ursache: => Die beiden 3mm Madenschrauben der Kupplung (Motor/ Getriebe) waren lose.
      vy73

      • Ralf sagt:

        Ja lieber Hans, die Stahlvariante ist wesentlich belastungsfähiger und für diese Getriebeart wohl das Geeignete. Dafür ist sie aber auch sehr teuer. Für den Preis gibt es viel Auswahl an stabilem Gerät.

        Bei uns scheint der Rotor wieder defekt zu sein. Es gibt jedenfalls wieder Stellen, über die er schwer hinweg dreht. die Symptome sind wie beim letzten Mal. Hab aber noch nicht abgebaut und reingeschaut. Für die DLP-11 muss wirklich was stabileres her.

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